Orientador: Bernardino Ribeiro de Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T05:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Boin_ElisaAuroraSantanaFerreira_M.pdf: 3244830 bytes, checksum: a92b7a7798b0192e575c0b345bbd5a3b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A exposição humana ao chumbo pode ser reduzida a partir de um controle de disponibilidade e mobilidade do mesmo por meio da aplicação de fertilizante fosfatado, induzindo a adsorção do chumbo e a formação de compostos insolúveis como a piromorfita. Os objetivos desta pesquisa foram caracterizar, física, química e mineralogicamente, o solo e os materiais fosfatados para otimização do tratamento de remediação e, a partir destas caracterizações, avaliar um método de remediação de solo adaptado para a região do CIEM/CPRM, em Apiaí (SP), baseado na imobilização do chumbo por fosfato. Nos experimentos em bancada foram analisados dois tipos de material: fosfato diamônico (DAP), na razão molar (P:Pb) 1:5, e rocha fosfática, na razão molar (P:Pb) 3:5, além da granulometria dos materiais fosfatados (comercial e moída) e o tempo de tratamento (3, 6 e 9 meses) em solo com 3,5% de chumbo. Experimentos in situ fora realizados em 3 locais com diferentes concentrações de chumbo (1204 mg.kg-1, 94 mg.kg-1 e 5191 mg.kg-1) utilizando rocha fosfática na razão molar (P:Pb) 4:1 e analisados em em períodos de 3 e 6 meses. Foram realizadas análises de concentração de Pb, Zn, Cu, As e Cd na fração solúvel em solo e em extrato parcial mediante ataque com acetato de amônio 1M a pH 4,5. O DAP não se mostrou um bom imobilizador de Pb pois teve a eficácia diminuída com o tempo e induziu a redução do pH, liberando Pb e outros elementos-traço para as frações estudadas nesta pesquisa. A aplicação de rocha fosfática elevou o pH e reduziu da concentração de Pb e outros elementos-traço: 37% na fração solúvel em solo e 20% no extrato parcial de solo após 9 meses de tratamento. Além disso, não foram observadas alterações nas concentrações de outros elementos-traço. Nestes ensaios não houve diferenças expressivas nos resultados em relação à granulometria da rocha fosfática. Nos experimentos in situ a aplicação de rocha fosfática resultou na imobilização de até 99% do chumbo disponível na fração solúvel em solo e de até 81% do chumbo disponível em extrato parcial e reduziu a concentração de outros elementos-traço nestas frações. Foi observada a ocorrência de piromorfita no solo tratado, porém os principais processos de imobilização do chumbo foram a adsorção por minerais de argila, óxidos e na superfície da rocha fosfática. A utilização de rocha fosfática, como imobilizador de chumbo, se mostrou eficiente para remediação do solo do CIEM/CPRM em Apiaí, independente da concentração de Pb. É recomendado que o planejamento de remediação do local contemple as seguintes ações: remover e isolar a escória em cápsulas de concreto no subsolo e cobri-las com solo não contaminado; revolver o solo contaminado com rocha fosfática (4:1 - P:Pb), cobrindo esses locais com uma nova camada de solo não contaminado; cobrir toda a área com grama e plantas e monitorar a qualidade do solo e a da água, visto que há possibilidade de lixiviação de outros elementos-traço como As e Cd / Abstract: Human exposure to lead can be reduced with a control of availability and mobility of lead through application of phosphatic fertilizers, inducing adsorption of lead and formation of insoluble compounds like pyromorphite. The goals of this research were to characterize physically, chemically and mineralogically the soil and the phosphate materials to optimize the remediation treatment based on immobilization of lead by phosphate in order to adapt a soil remediation method to the region studied. In the laboratorial experiments two types of material were analyzed: diammonium phosphate (DAP) at 1:5 molar ratio (P:Pb) and phosphate rock at 3:5 molar ratio (P:Pb), in addition to phosphate materials particle size (ungrounded and grounded) and the time of treatment (3, 6 and 9 months) in soil with 3.5% of lead contamination. In-situ experiments were carried out in 3 locations with different concentrations of lead (1,204 mg.kg-1, 94 mg.kg-1and 5,191mg.kg-1) using phosphate rock at 4:1 molar ratio (P:Pb) and collecting data at 3 and 6 months. Pb, Zn, Cu, and Cd concentration analyses were carried out in water soluble fraction and partial extract of ammonium acetate at pH 4.5 1M. DAP was not effective as lead immobilizer as diminished effectiveness over time and induces pH decrease, releasing Pb and other metals to the fractions here studied. Phosphate rock increased pH and reduced lead and other metal concentrations in the water soluble fraction (37% reduction of metal after 9 months of treatment) and partial extract (20% reduction after 9 months of treatment). Besides, it did not alter the concentrations of metals in this fraction and increased its performance over time. There were no expressive alterations in the results when comparing phosphate rock particle sizes. In the experiments in-situ the application of phosphate rock immobilized up to 99% of the lead available in soluble fraction and up to 81% of the lead available in partial extract. It also reduced other metals concentrations in these fractions. Although formation of pyromorphite took place, the main mechanism was lead adsorption by clay minerals, oxides and the surface of the phosphate rock. The use of phosphate rock as lead immobilizer showed to be efficient for soil remediation in the region studied independently of the lead concentration. It is recommended that the site remediation planning contemplate the following actions: removal and isolation of the slag in concrete capsules in the underground covering them with uncontaminated soil; mixing contaminated soil with phosphate rock (4:1 - P:Pb) and depositing a new layer of uncontaminated soil on these spots; replanting all the area with grass and plants and monitoring soil and water quality, seeing that there is a possibility of lixiviation of other trace elements such as As and Cd / Mestrado / Geologia e Recursos Naturais / Mestre em Geociências

O homem cada vez mais interfere e contamina o meio ambiente. Acidentes envolvendo o derramamento de substâncias químicas no solo tem sido cada vez mais frequente, gerando preocupação aos órgãos ambientais, visto que essa contaminação promove riscos à saúde humana, o que torna necessário intervenções que impulsionam o aprimoramento de técnicas de remediação. Dentre essas técnicas, a utilização de nanopartículas, em especial as nanopartículas de ferro de valência zero, têm se destacado para uso em remediação devido ao baixo custo de produção, elevada reatividade para contaminantes orgânicos e inorgânicos e baixa toxicidade. Para contaminantes inorgânicos não se tem definidas as melhores relações de nano ferro em relação ao contaminante e também o comportamento no solo. Dessa forma o objetivo do trabalho foi avaliar o transporte e a aplicação de nanopartículas de ferro para remediação de um solo residual argiloso, contaminado com cromo hexavalente. O trabalho foi dividido em três fases, em que na primeira foi avaliado a melhor concentração, tipo de nano ferro e determinação do parâmetro de filtração através do uso do ensaio em coluna de parede flexível com corpos de prova indeformados. Na segunda fase, a partir dos resultados da primeira, foram realizados ensaios de remediação do solo contaminado em bancada para se definir as melhores relações entre o nano ferro e o contaminante. E na terceira fase foram realizados ensaios com corpos de prova deformados e contaminados (800mg/Kg de Cr(VI)), para se avaliar a influência da pressão de injeção na eficiência do processo de redução do Cr (VI) Para realização dos ensaios de coluna, foi utilizado um solo residual argiloso, moldando-se corpos de prova de 5 cm de diâmetro e 5 cm de altura, utilizados na fase 1 e 3. Para avaliação do transporte e determinação do parâmetro de mobilidade de filtração foram utilizados 3 tipos de nanopartículas de ferro com e sem estabilizantes, nas concentrações de (1g/L, 4g/L, 7g/L e 10g/L), avaliando mudança na condutividade hidráulica do solo e concentração retida no meio. O parâmetro de filtração foi determinado utilizando-se o modelo analítico proposto por Reddy et al., (2014). Os resultados demonstram que as nanopartículas apresentam uma alta reatividade, porém baixa mobilidade para concentrações mais elevadas, tendo influência também o uso de estabilizantes. Os melhores valores obtidos nesta fase foram para concentrações de 1g/L e 4g/L, tanto para a mobilidade, quanto para a mudança na condutividade do meio O parâmetro de filtração, variou de 10-3s-1, para o nano ferro com surfactante e 10-2s-1, para o nano ferro sem surfactante. Para a remediação do cromo hexavalente se observou uma eficiência de 87% para a relação de 1000mg de Fe° para 23 mg de Cr(VI). Utilizando 4g/L na referida relação agente redutor e contaminante, em coluna se observou que maiores valores de pressão aumentam a eficiência da redução, porém acabam favorecendo a colmatação dos vazios do solo pelas nanopartículas. Utilizando uma pressão de 100Kpa, se obteve um valor de redução máximo próximo de 50%, muito menor que aqueles em bancada. Assim o uso de nanopartículas de ferro é eficiente para remediação de um solo argiloso contaminado com cromo (VI) ex situ, pois o contato do contaminante com o agente redutor se torna mais fácil pela melhor homogeneização do solo. As nanopartículas com surfactante apresentam melhor movimentação no solo e menor valor de filtração, sendo indicado o uso de uma concentração de até 4 g/L para não alterar as características naturais do meio. / The human being is constantly interfering and contaminating the environment. Accidents evolving the spill of chemical and toxic substances in the soil has been more frequently nowadays. This topic became a concern to the environmental regulation departments around the world, since this contaminations promote risks to the human health. In this way the necessity for improvements in the remediation techniques is required. Among the techniques, the use of nanoparticles zero valent iron has being highlight for use in remediation process due it's low cost for production, low toxicity and high reactivity for organic and inorganic contaminants. For inorganic contaminants the best nanoiron/contaminant ration and also the behavior in the soil have not been defined. Thus, the objective of this work was to evaluate the transport and the application of iron nanoparticles for the remediation of residual clay soil contaminated with hexavalent chromium The work is divided in three phases: The first evaluated the best concentration, type of nanoiron and determination of the filtration parameter through the use of the flexible wall column test with undeformed specimens. In the second phase, from the results of the first phase remediation tests were carried out on the contaminated soil in the workbench to define the best relations between the nanoiron and the contaminant. In the third phase, tests with deformed and contaminated test specimens (800 mg / kg Cr (VI)) were carried out to evaluate the influence of the injection pressure on the Cr (VI) reduction efficiency. To perform the column tests, a residual clay soil was used, molding test pieces 5 cm in diameter and 5 cm in height, used in phase 1 and 3. For evaluation of the transport and determination of the parameter of mobility of filtration (1 g / L, 4 g / L, 7 g / L and 10 g / L) were used, evaluating changes in soil hydraulic conductivity and the concentration retained in the system. The filtration parameter was determined using the analytical model proposed by Reddy et al., (2014).The results demonstrate that the nanoparticles have a high reactivity, but low mobility at higher concentrations, and also the use of stabilizers. The best values obtained in this phase were for concentrations of 1g/L and 4 g/L, both for mobility and for the change in conductivity of the system The filtration parameter ranged from 10-3s-1, for the nanoiron with surfactant and 10-2s-1, to the nanoiron without surfactant. For the remediation of the hexavalent chromium, an efficiency of 87% was observed for the ratio of 1000mg Fe ° to 23mg Cr (VI). By using 4g / L in the referred reducing agent and contaminant ratio, it was observed in column that higher pressure values increase the reduction efficiency, but they end up favoring the filling of the voids of the soil by the nanoparticles. Using a pressure of 100Kpa, a maximum reduction value of around 50% was obtained, much lower than those in bench. Thus, the use of iron nanoparticles is efficient for the remediation of a clay soil contaminated with chromium (VI) in deformed samples, since the contact of the contaminant with the reducing agent is made easier by better homogenization of the soil. The nanoparticles with surfactant present better a better movement in the soil and a lower filtration value, being indicated the use of a concentration of up to 4 g/l in order not to alter the natural characteristics of the system.

O homem cada vez mais interfere e contamina o meio ambiente. Acidentes envolvendo o derramamento de substâncias químicas no solo tem sido cada vez mais frequente, gerando preocupação aos órgãos ambientais, visto que essa contaminação promove riscos à saúde humana, o que torna necessário intervenções que impulsionam o aprimoramento de técnicas de remediação. Dentre essas técnicas, a utilização de nanopartículas, em especial as nanopartículas de ferro de valência zero, têm se destacado para uso em remediação devido ao baixo custo de produção, elevada reatividade para contaminantes orgânicos e inorgânicos e baixa toxicidade. Para contaminantes inorgânicos não se tem definidas as melhores relações de nano ferro em relação ao contaminante e também o comportamento no solo. Dessa forma o objetivo do trabalho foi avaliar o transporte e a aplicação de nanopartículas de ferro para remediação de um solo residual argiloso, contaminado com cromo hexavalente. O trabalho foi dividido em três fases, em que na primeira foi avaliado a melhor concentração, tipo de nano ferro e determinação do parâmetro de filtração através do uso do ensaio em coluna de parede flexível com corpos de prova indeformados. Na segunda fase, a partir dos resultados da primeira, foram realizados ensaios de remediação do solo contaminado em bancada para se definir as melhores relações entre o nano ferro e o contaminante. E na terceira fase foram realizados ensaios com corpos de prova deformados e contaminados (800mg/Kg de Cr(VI)), para se avaliar a influência da pressão de injeção na eficiência do processo de redução do Cr (VI) Para realização dos ensaios de coluna, foi utilizado um solo residual argiloso, moldando-se corpos de prova de 5 cm de diâmetro e 5 cm de altura, utilizados na fase 1 e 3. Para avaliação do transporte e determinação do parâmetro de mobilidade de filtração foram utilizados 3 tipos de nanopartículas de ferro com e sem estabilizantes, nas concentrações de (1g/L, 4g/L, 7g/L e 10g/L), avaliando mudança na condutividade hidráulica do solo e concentração retida no meio. O parâmetro de filtração foi determinado utilizando-se o modelo analítico proposto por Reddy et al., (2014). Os resultados demonstram que as nanopartículas apresentam uma alta reatividade, porém baixa mobilidade para concentrações mais elevadas, tendo influência também o uso de estabilizantes. Os melhores valores obtidos nesta fase foram para concentrações de 1g/L e 4g/L, tanto para a mobilidade, quanto para a mudança na condutividade do meio O parâmetro de filtração, variou de 10-3s-1, para o nano ferro com surfactante e 10-2s-1, para o nano ferro sem surfactante. Para a remediação do cromo hexavalente se observou uma eficiência de 87% para a relação de 1000mg de Fe° para 23 mg de Cr(VI). Utilizando 4g/L na referida relação agente redutor e contaminante, em coluna se observou que maiores valores de pressão aumentam a eficiência da redução, porém acabam favorecendo a colmatação dos vazios do solo pelas nanopartículas. Utilizando uma pressão de 100Kpa, se obteve um valor de redução máximo próximo de 50%, muito menor que aqueles em bancada. Assim o uso de nanopartículas de ferro é eficiente para remediação de um solo argiloso contaminado com cromo (VI) ex situ, pois o contato do contaminante com o agente redutor se torna mais fácil pela melhor homogeneização do solo. As nanopartículas com surfactante apresentam melhor movimentação no solo e menor valor de filtração, sendo indicado o uso de uma concentração de até 4 g/L para não alterar as características naturais do meio. / The human being is constantly interfering and contaminating the environment. Accidents evolving the spill of chemical and toxic substances in the soil has been more frequently nowadays. This topic became a concern to the environmental regulation departments around the world, since this contaminations promote risks to the human health. In this way the necessity for improvements in the remediation techniques is required. Among the techniques, the use of nanoparticles zero valent iron has being highlight for use in remediation process due it's low cost for production, low toxicity and high reactivity for organic and inorganic contaminants. For inorganic contaminants the best nanoiron/contaminant ration and also the behavior in the soil have not been defined. Thus, the objective of this work was to evaluate the transport and the application of iron nanoparticles for the remediation of residual clay soil contaminated with hexavalent chromium The work is divided in three phases: The first evaluated the best concentration, type of nanoiron and determination of the filtration parameter through the use of the flexible wall column test with undeformed specimens. In the second phase, from the results of the first phase remediation tests were carried out on the contaminated soil in the workbench to define the best relations between the nanoiron and the contaminant. In the third phase, tests with deformed and contaminated test specimens (800 mg / kg Cr (VI)) were carried out to evaluate the influence of the injection pressure on the Cr (VI) reduction efficiency. To perform the column tests, a residual clay soil was used, molding test pieces 5 cm in diameter and 5 cm in height, used in phase 1 and 3. For evaluation of the transport and determination of the parameter of mobility of filtration (1 g / L, 4 g / L, 7 g / L and 10 g / L) were used, evaluating changes in soil hydraulic conductivity and the concentration retained in the system. The filtration parameter was determined using the analytical model proposed by Reddy et al., (2014).The results demonstrate that the nanoparticles have a high reactivity, but low mobility at higher concentrations, and also the use of stabilizers. The best values obtained in this phase were for concentrations of 1g/L and 4 g/L, both for mobility and for the change in conductivity of the system The filtration parameter ranged from 10-3s-1, for the nanoiron with surfactant and 10-2s-1, to the nanoiron without surfactant. For the remediation of the hexavalent chromium, an efficiency of 87% was observed for the ratio of 1000mg Fe ° to 23mg Cr (VI). By using 4g / L in the referred reducing agent and contaminant ratio, it was observed in column that higher pressure values increase the reduction efficiency, but they end up favoring the filling of the voids of the soil by the nanoparticles. Using a pressure of 100Kpa, a maximum reduction value of around 50% was obtained, much lower than those in bench. Thus, the use of iron nanoparticles is efficient for the remediation of a clay soil contaminated with chromium (VI) in deformed samples, since the contact of the contaminant with the reducing agent is made easier by better homogenization of the soil. The nanoparticles with surfactant present better a better movement in the soil and a lower filtration value, being indicated the use of a concentration of up to 4 g/l in order not to alter the natural characteristics of the system.

O homem cada vez mais interfere e contamina o meio ambiente. Acidentes envolvendo o derramamento de substâncias químicas no solo tem sido cada vez mais frequente, gerando preocupação aos órgãos ambientais, visto que essa contaminação promove riscos à saúde humana, o que torna necessário intervenções que impulsionam o aprimoramento de técnicas de remediação. Dentre essas técnicas, a utilização de nanopartículas, em especial as nanopartículas de ferro de valência zero, têm se destacado para uso em remediação devido ao baixo custo de produção, elevada reatividade para contaminantes orgânicos e inorgânicos e baixa toxicidade. Para contaminantes inorgânicos não se tem definidas as melhores relações de nano ferro em relação ao contaminante e também o comportamento no solo. Dessa forma o objetivo do trabalho foi avaliar o transporte e a aplicação de nanopartículas de ferro para remediação de um solo residual argiloso, contaminado com cromo hexavalente. O trabalho foi dividido em três fases, em que na primeira foi avaliado a melhor concentração, tipo de nano ferro e determinação do parâmetro de filtração através do uso do ensaio em coluna de parede flexível com corpos de prova indeformados. Na segunda fase, a partir dos resultados da primeira, foram realizados ensaios de remediação do solo contaminado em bancada para se definir as melhores relações entre o nano ferro e o contaminante. E na terceira fase foram realizados ensaios com corpos de prova deformados e contaminados (800mg/Kg de Cr(VI)), para se avaliar a influência da pressão de injeção na eficiência do processo de redução do Cr (VI) Para realização dos ensaios de coluna, foi utilizado um solo residual argiloso, moldando-se corpos de prova de 5 cm de diâmetro e 5 cm de altura, utilizados na fase 1 e 3. Para avaliação do transporte e determinação do parâmetro de mobilidade de filtração foram utilizados 3 tipos de nanopartículas de ferro com e sem estabilizantes, nas concentrações de (1g/L, 4g/L, 7g/L e 10g/L), avaliando mudança na condutividade hidráulica do solo e concentração retida no meio. O parâmetro de filtração foi determinado utilizando-se o modelo analítico proposto por Reddy et al., (2014). Os resultados demonstram que as nanopartículas apresentam uma alta reatividade, porém baixa mobilidade para concentrações mais elevadas, tendo influência também o uso de estabilizantes. Os melhores valores obtidos nesta fase foram para concentrações de 1g/L e 4g/L, tanto para a mobilidade, quanto para a mudança na condutividade do meio O parâmetro de filtração, variou de 10-3s-1, para o nano ferro com surfactante e 10-2s-1, para o nano ferro sem surfactante. Para a remediação do cromo hexavalente se observou uma eficiência de 87% para a relação de 1000mg de Fe° para 23 mg de Cr(VI). Utilizando 4g/L na referida relação agente redutor e contaminante, em coluna se observou que maiores valores de pressão aumentam a eficiência da redução, porém acabam favorecendo a colmatação dos vazios do solo pelas nanopartículas. Utilizando uma pressão de 100Kpa, se obteve um valor de redução máximo próximo de 50%, muito menor que aqueles em bancada. Assim o uso de nanopartículas de ferro é eficiente para remediação de um solo argiloso contaminado com cromo (VI) ex situ, pois o contato do contaminante com o agente redutor se torna mais fácil pela melhor homogeneização do solo. As nanopartículas com surfactante apresentam melhor movimentação no solo e menor valor de filtração, sendo indicado o uso de uma concentração de até 4 g/L para não alterar as características naturais do meio. / The human being is constantly interfering and contaminating the environment. Accidents evolving the spill of chemical and toxic substances in the soil has been more frequently nowadays. This topic became a concern to the environmental regulation departments around the world, since this contaminations promote risks to the human health. In this way the necessity for improvements in the remediation techniques is required. Among the techniques, the use of nanoparticles zero valent iron has being highlight for use in remediation process due it's low cost for production, low toxicity and high reactivity for organic and inorganic contaminants. For inorganic contaminants the best nanoiron/contaminant ration and also the behavior in the soil have not been defined. Thus, the objective of this work was to evaluate the transport and the application of iron nanoparticles for the remediation of residual clay soil contaminated with hexavalent chromium The work is divided in three phases: The first evaluated the best concentration, type of nanoiron and determination of the filtration parameter through the use of the flexible wall column test with undeformed specimens. In the second phase, from the results of the first phase remediation tests were carried out on the contaminated soil in the workbench to define the best relations between the nanoiron and the contaminant. In the third phase, tests with deformed and contaminated test specimens (800 mg / kg Cr (VI)) were carried out to evaluate the influence of the injection pressure on the Cr (VI) reduction efficiency. To perform the column tests, a residual clay soil was used, molding test pieces 5 cm in diameter and 5 cm in height, used in phase 1 and 3. For evaluation of the transport and determination of the parameter of mobility of filtration (1 g / L, 4 g / L, 7 g / L and 10 g / L) were used, evaluating changes in soil hydraulic conductivity and the concentration retained in the system. The filtration parameter was determined using the analytical model proposed by Reddy et al., (2014).The results demonstrate that the nanoparticles have a high reactivity, but low mobility at higher concentrations, and also the use of stabilizers. The best values obtained in this phase were for concentrations of 1g/L and 4 g/L, both for mobility and for the change in conductivity of the system The filtration parameter ranged from 10-3s-1, for the nanoiron with surfactant and 10-2s-1, to the nanoiron without surfactant. For the remediation of the hexavalent chromium, an efficiency of 87% was observed for the ratio of 1000mg Fe ° to 23mg Cr (VI). By using 4g / L in the referred reducing agent and contaminant ratio, it was observed in column that higher pressure values increase the reduction efficiency, but they end up favoring the filling of the voids of the soil by the nanoparticles. Using a pressure of 100Kpa, a maximum reduction value of around 50% was obtained, much lower than those in bench. Thus, the use of iron nanoparticles is efficient for the remediation of a clay soil contaminated with chromium (VI) in deformed samples, since the contact of the contaminant with the reducing agent is made easier by better homogenization of the soil. The nanoparticles with surfactant present better a better movement in the soil and a lower filtration value, being indicated the use of a concentration of up to 4 g/l in order not to alter the natural characteristics of the system.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2017-12-20T16:30:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DANIELA TIDRE DE SOUZA.pdf: 1569807 bytes, checksum: a2dd69bd5899839f2401407661d74e73 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-20T16:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DANIELA TIDRE DE SOUZA.pdf: 1569807 bytes, checksum: a2dd69bd5899839f2401407661d74e73 (MD5) Previous issue date: 2017-10-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A contaminação dos solos pelo derramamento de gasolina é um grande problema ambiental, principalmente devido aos hidrocarbonetos constituintes da gasolina como o benzeno, tolueno e xilenos. Desta forma, estudos de técnicas modernas de remediação de áreas contaminadas são de grande importância. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) são muito aplicados na remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos, dentre estas, destaca-se o processo tipo-Fenton, esse processo consiste basicamente da decomposição do peróxido de hidrogênio catalisado por íons Fe3+, onde também pode ser catalisado pelas formas minerais de ferro presente no solo. Em decorrência disso, este trabalho teve como objetivo avaliar e comparar a eficiência do processo tipo-Fenton com adição de Fe3+ e utilizando o ferro mineral, assim como, avaliar o efeito da presença de etanol na gasolina durante o tratamento e a fitotoxicidade. Para as determinações utilizou-se cromatografia gasosa acoplada ao sistema de headspace, onde também houve uma extração prévia associando a adição de cloreto de sódio, vortex e ultrassom, apresentando índices de recuperação entre 79,25% a 108,41% para o benzeno. A determinação dos BTX via CG-headspace mostrou-se um método confiável uma vez que na faixa linear estudada (0,05 a 80 mg Kg-1) apresentou boa linearidade com R2=0,9989 para o benzeno e a precisão avaliada ficou entre 0,87 e 3,18%. Os resultados obtidos dos estudos de degradação mostraram que os processos foram eficientes na remoção dos BTX. Para as reações com adição de ferro (Fe3+) a redução dos BTX foi maior que 93 ± 0,08% e 91 ± 0,24% para as gasolinas com e sem etanol, respectivamente após 120 minutos de reação. E para as reações utilizando apenas o ferro mineral, a remoção foi maior que 89 ± 0,78% e 67 ± 0,49% com etanol e sem etanol. Evidenciando a eficiência dos óxidos de ferro presentes nessa amostra de solo. Apesar da elevada eficiência na remoção dos BTX, os ensaios de fitotoxicidade realizados após o tratamento com sementes de Lactuca sativa mostraram aumento na fitotoxicidade. Os resultados mostraram que após o tratamento e independente do processo utilizado não ocorreu germinação das sementes. Desta forma, os resultados indicam que subprodutos formados durante a degradação, apresentam maior toxicidade frente ao bioindicador Lactuca sativa. Desta forma, embora os processos de remediação utilizados neste estudo mostrarem ser eficientes na remoção dos BTX (remoção > 67%), o tempo do tratamento de 120 minutos não é o suficiente para remover a fitotoxicidade. / The contamination of soils by gasoline spills is a biggest environmental problem, mainly due to the hydrocarbons that derived from gasoline such as benzene, toluene and xylene. In this way, studies of modern remediation techniques of contaminated areas are important. The Advanced Oxidative Processes (AOPs) have are widely employed in remediation of areas contaminated by hydrocarbons, among the Fenton-type process, which has been used quite frequently in soil remediation. This process basically consists of the decomposition of hydrogen peroxide catalyzed by Fe3+ ions, and this process can also be catalyzed by the mineral forms of iron present in the soil. As a result, this work had as objective to evaluate and compare the efficiency of the Fenton-type process with addition of Fe3+ and using the mineral iron. As well as evaluating the effect of the presence of ethanol in gasoline during treatment and the phytotoxicity. For the determinations, gas chromatography coupled to the headspace system was used, where there was also a previous extraction associating the addition of sodium chloride, vortex and ultrasound, presenting recovery rates between 79,25% and 108,41% for benzene. The determination of BTX through CG-headspace proved to be a reliable method since in the studied linear range (0,05 to 80 mg Kg-1) showed good linearity with R2= 0.9989 for benzene and the precision evaluated was between 0,87 and 3,18%. The results obtained from the degradation studies showed that the processes were efficient in the removal of BTX. The obtained results showed that the processes were efficient in the removal of BTX. For reactions with iron addition (Fe3+) the reduction of BTX was greater than 93 ± 0,08% and 91 ± 0,24% for gasolines with and without ethanol, respectively after 120 minutes of reaction. And for reactions using only mineral iron, the removal was greater than 89 ± 0.78% and 67 ± 0.49% with ethanol and without ethanol, respectively. Evidence for the efficiency of iron oxides present in this soil sample. Despite the high efficiency of BTX removal, the phytotoxicity tests performed after treatment with Lactuca sativa seeds showed an increase in phytotoxicity. The results showed that after the treatment and regardless of the process used no germination of seeds occurred. Thus, the results indicate that by-products formed during degradation, present higher toxicity to the bioindicator Lactuca sativa. Thus, although the remediation processes used in this study prove to be efficient in removing BTX (removal> 67%), the treatment time of 120 minutes is not enough to remove phytotoxicity.

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_EmanuelJoseNascimento_M.pdf: 2293976 bytes, checksum: 7be303ab6d3a366873fc9c1c636abfbf (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foi avaliado um processo de lavagem de solo utilizando solução oxidante, visando a remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos provenientes combustíveis. O processo foi denominado de lavagem oxidativa e consistiu na mistura de H2O2 com um catalisador de Fenton modificado, chamado Fentox®. A lavagem oxidativa foi aplicada em solo contaminado artificialmente com óleo diesel em laboratório, a fim de avaliar as mudanças ocorridas no perfil de distribuição dos hidrocarbonetos remanescentes no solo tratado e verificar as condições experimentais que resultassem em máxima remoção destes contaminantes. Foi possível obter remoção de 90% para alcanos totais, 69% para hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) totais, e 86% para hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP). O aumento na proporção entre fase líquida e fase sólida resultou em maior eficiência na remoção dos contaminantes. A lavagem do solo utilizando o agente tensoativo dodecil benzeno sulfonato de sódio (DBSS) foi outro aspecto investigado em laboratório. Verificou-se que em solo com baixa concentração inicial de HPA o uso do tensoativo não favoreceu a solubilização dos contaminantes. Além disso, a adição de tensoativo durante a lavagem oxidativa do solo não contribuiu para melhorar o desempenho do processo de remediação. O processo de lavagem oxidativa juntamente com solução de tensoativo foi aplicado em solo contaminado com óleos combustíveis em uma área localizada na cidade de São Paulo, a fim de remover os hidrocarbonetos presentes no local. Foi obtida redução de aproximadamente 87% do parâmetro HPA total, sendo que a extensão da remoção individual dos HPA apresentou variações, principalmente em função da hidrofobicidade característica de cada composto. A lavagem oxidativa mostrou-se uma alternativa viável sob o ponto de vista técnico, considerando que os resultados obtidos em campo foram comparáveis àqueles obtidos em laboratório / Abstract: In this work a soil washing process using oxidizing solution was evaluated, aiming the remediation of contaminated areas with hydrocarbons derived from fuels. The selected process was called oxidative soil washing and consists in the use of H2O2 with a modified Fenton¿s catalyst, called Fentox®. The oxidative washing was applied first in a laboratory diesel oil contaminated soil in order to evaluate changes in the distribution profile of hydrocarbons remaining in the treated soil and to set the experimental conditions that resulted in maximum removal of these contaminants. It was possible to obtain removals of 90% for total alkanes, 69% for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), and 86% for total petroleum hydrocarbons (TPH). The increase in the liquid-solid ratio resulted in increase of the contaminant removal. The oxidative soil washing using the surfactant sodium dodecyl benzene sulphonate (SDBS) was another aspect investigated in the laboratory. It was found that in soil having low initial PAH concentration, the use of surfactant did not increase the contaminants solubilization. Furthermore, the surfactant addition during the soil oxidative washing did not improve the performance of the remediation process. The oxidative soil washing in the presence of the surfactant solution was applied in a fuel contaminated soil to remove hydrocarbons. Results indicated removal around 87 % for total PAH, with different rates according to the hydrophobicity of each compound. Oxidative soil washing proved to be a feasible alternative under the technical point of view, considering that results obtained on site were comparable to the ones obtained under laboratory conditions / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1452427 bytes, checksum: ad89ed1f2acb1864018bdd4b54b3fc9e (MD5) Previous issue date: 2008-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research addressed the application of electrokinetic phenomena in soil remediation, considering the application of electroosmosis in the decontamination of three soils from the Zona da Mata Norte, Minas Gerais state, Brazil, contaminated with the element-trace cadmium. This work followed a line of research previously developed at the Universidade Federal de Viçosa, including the evaluation of the electroosmotic process in the chemical and mineralogical parameters of a larger gamma of soils, as well as evaluating the effect of testing parameters in the efficiency of the decontamination process. The tested soils were residual products from gneiss, as follow: (i) soil 1, a mature residual soil, pedologically classified as Red Yellow Latosol, presenting lateritic geotechnical behavior and silty-sandy-clayey texture; (ii) soil 2, saprolitic, presenting non lateritic geotechnical behavior and clayey-silty-sandy texture; e (iii) soil 3, also a mature residual soil, pedologically classified as Red yellow Podzol (Argisol), presenting non- lateritic geotechnical behavior and sandy-siltyclayey texture. Cadmium was the element- trace used in the experiment because it is a usual polluting source in daily use objects and presents adsorption-desorption intermediate behavior. The study program was directed to the analysis of soil behavior before and after their contamination with cadmium, encompassing the following steps: (i) X-rays analysis; (ii) physical and chemical routine tests; (iii) determination of CEC and ZPC; (iv) evaluation of the influence of the applied compaction effort and, therefore, of structure, in the soils eletrosmotic conductivity coefficient; (v) evaluation of the influence of the applied electrical potential difference (ddp) of 5, 15 and 30 V in the electrokinetic decontamination process; (vi) analysis of the influence of the contaminant incubation time (periods of 1, 10 and 20 days) and of ddp (5, 15 and 30 V) in the decontamination process. The results had shown that: (i) quartz predominated in the soils sand fraction, whereas kaolinite predominated in the soils silt and clay fractions; however, it was observed significant presence of hematite and gibbsite in the clay fraction of soil 1 and of goethite in the clay fraction of soil 3; (ii) electrochemically, soils 1 and 3 revealed more active behavior, presenting higher specific cation adsorption capacity; (iii) the parameter ZPC was a determinant factor in all the analyzed soils chemical properties, as well as in the electrokinetic decontamination process, governing the direction of the eletrosmotic flow and influencing in the results of the decontamination applied technique; (iv) the addition of the contaminant to soils was responsible for significant changes in the routine analysis and in the CEC and ZPC parameters, specially regarding soils 1 and 3, which are the most active ones; (v) except for soil 3, the values of the electroosmotic conductivity coefficient of soil was not significantly influenced by the application of different electric potentials and different compaction efforts; (vi) for all tested soils, cadmium soils removal through electrokinetic phenomena increased significantly with the increase of the incubation time and with the increase of the applied electric potential difference. / O presente trabalho abordou a aplicação de fenômenos eletrocinéticos na remediação de solos, com um direcionamento ao emprego da eletrosmose na descontaminação de três solos da Zona da Mata Norte, estado de Minas Gerais, Brasil, contaminados com o elemento- traço cádmio. Buscou-se ampliar o horizonte de pesquisas já desenvolvidas na Universidade Federal de Viçosa, com a inclusão da avaliação do processo eletrosmótico em parâmetros químicos e mineralógicos de uma gama maior de solos, bem como avaliar o efeito de diferentes vairáveis na eficiência do processo de descontaminação. Trabalhou-se com solos residuais de gnaisse, como se segue: (i) solo 1, um residual maduro, pedologicamente classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, de comportamento geotécnico laterítico e textura argilo-areno-siltosa; (ii) solo 2, saprolítico, de comportamento geotécnico não laterítico e textura areno- silto-argilosa; e (iii) solo 3, também, residual maduro, pedologicamente classificado como Argissolo Vermelho- Amarelo, de comportamento geotécnico não laterítico e textura argilo-areno-siltosa. O elemento-traço empregado foi o cádmio, fonte poluidora presente em objetos de uso diário e que apresenta comportamento adsorção-dessorção intermediário. O programa de estudo foi dirigido aos solos antes e após contaminação com cádmio e abrangeu a realização de: (i) análises de difração de raios-X; (ii) análises de laboratório para determinação de propriedades física e química; (iii) determinações de CTC e PCZ; (iv) avaliação da influência da energia de compactação e, portanto, da estrutura, no coeficiente de condutividade eletrosmótica dos solos; (v) avaliação da influência da diferença de potencial elétrico aplicado (ddp) no processo de descontaminação eletrocinética, trabalhando-se com valores de 5, 15 e 30 V; (vi) análise da influência do tempo de incubação do contaminante (períodos de 1, 10 e 20 dias) e da ddp (5, 15 e 30 V) na descontaminação dos solos. Os resultados mostraram que: (i) na fração areia dos solos estudados, havia predomínio de quartzo, enquanto que nas frações argila e silte, havia dominância de caulinita; no entanto, observou-se presença expressiva de hematita e gibbsita, no solo 1, e de goethita, no solo 3; (ii) os solos 1 e 3, do ponto de vista eletroquímico e ambiental, mostraram-se mais ativos, podendo apresentar alta adsorção específica de cátions; (iii) o PCZ foi um fator determinante em todas as propriedades dos solos estudados, bem como no processo de descontaminação eletrocinética, mostrando-se associado o sentido do fluxo eletrosmótico aos resultados dos ensaios de descontaminação; (iv) a adição do contaminante aos solos produziu variações significativas nos seus parâmetros químicos obtidos via análises de rotina, CTC e PCZ, em especial no caso dos solos 1 e 3, mais ativos; (v) os valores do coeficiente de condutividade eletrosmótica não variaram significativamente com a aplicação de diferentes potenciais elétricos e de diferentes energias de compactação, exceto para o solo 3, provavelmente devido a fatores mineralógicos dos solos; (vi) a remoção de cádmio dos solos, através dos fenômenos eletrocinéticos, aumentou significativamente com o aumento do período de incubação e com o aumento da diferença de potencial elétrico aplicado, para todos os solos estudados.